Entwicklung stabiler Haken. Haken sind bekanntlich Verbindungselemente, die dazu dienen, Gegenstände aufzuhängen. Sie begegnen uns ständig im Alltag – von Karabinerhaken über Schraubhaken bis hin zu Garderobenhaken. Die zentrale Anforderung an Haken ist immer: Sie sollen möglichst leicht sein und gleichzeitig möglichst viel Gewicht halten.
Mit dieser Problematik haben wir uns diese Woche mehrere Stunden lang am KIT beschäftigt. Wir gingen dabei in drei Schritten vor: Im ersten Schritt wurde in 2er-Teams versucht, aus einem Stück Pappe einen Haken zu konstruieren, der die obige Anforderung erfüllt. Das gesamte Stück Pappe wog anfangs 18 Gramm und es sollte so viel Pappe weggeschnitten werden, dass damit am Ende noch eine ganze Flasche Wasser gehalten werden konnte. So entstand zum Beispiel in einem Team ein Papp-Haken, der nur noch 6 Gramm wog und die Wasserflasche tatsächlich tragen konnte. Etliche Pappen rissen aber auch ab. Interessant war nun: An welchen Stellen sind die konstruierten Haken denn gerissen und warum? Im zweiten Schritt befassten wir uns darauf aufbauend mit viel Theorie: Druckkraft, Zugkraft, Biegespannung, Hebelwirkung, Drehmoment, Kerbspannung, Zugdreieck – um nur ein paar Begriffe zu nennen. Uns wurde schnell klar: Hinter einem Haken steckt viel komplexe Physik. Auf der Basis der ersten beiden Schritte sollte dann in einem dritten Schritt ein Holzhaken erstellt werden, der maximal 40 Gramm wiegen sollte und so viel Gewicht wie nur möglich tragen konnte. Das vorgegebene Holzbrett wog 140 Gramm, so dass viel Holz entfernt werden musste; es sollte dabei ein Haken entstehen, bei dem die physikalischen Erkenntnisse aus dem Theorie-Teil berücksichtigt sind. Mit verschiedenen Hilfsmitteln wurden jetzt, wieder in 2er Teams, die Holzbretter bearbeitet – es wurden Bleistifte, Geodreiecke, Hammer, Bohrmaschinen, Laubsägen, Feilen, Cuttermesser, Schraubzwingen, Zangen und Zirkel genutzt. Wir fühlten uns zeitweise wie in einer Schreinerwerkstatt (was ein schönes Gefühl war) und schließlich hatte jedes Team einen Haken konstruiert (was sich ebenfalls gut anfühlte); es sind sehr unterschiedliche Formen entstanden. Alle wurden nun getestet und es wurden Gewichte an die Haken gehängt. Manche hielten mehr als 100 Kilogramm, andere weniger und wieder andere sind gerissen. Abschließend reflektierten wir vor dem Hintergrund des Theorie-Teils noch darüber: An welchen Stellen sind welche Haken warum kaputtgegangen – und andere nicht? Kurzum: Es war ein lehrreicher Tag mit einer guten Mischung aus „Theorie und Praxis“; nochmals herzlichen Dank für die so individuelle Betreuung durch Dr. Heike Puzicha-Martz und ihre vier Mitarbeitenden! Und wer abschließend mehr rund um diese AG erfahren möchte, hier geht’s noch zur → AG-Seite.
